新型算法助力无人机协同运输重型可变载荷
来源:中国航空报发表时间:2025-11-13 17:45:55浏览量:389
荷兰代尔夫特理工大学(TU Delft)的科学家们开发了一种新型算法,该算法能够让多架自主无人机协同工作,将单机飞行变成团队协同作战,即使在风力强劲的条件下也能控制和运输重型载荷。这项技术非常适合抵达和维护难以到达的基础设施,例如,海上风力涡轮机。由于天气恶劣、有效载荷能力有限以及与环境接触的不可预测性,目前的无人机难以安全有效地运行。该研究成果已发表在《科学机器人》(Science Robotics)期刊上。

代尔夫特理工大学的机器人研究员孙思豪解释说:“单架无人机的载重能力非常有限,这使得无人机难以用于诸如向偏远地区运送重型建筑材料、在山区运输大量农作物或协助救援任务等任务。”
为了克服这些限制,研究团队设计了一种系统,该系统通过缆绳将多架无人机连接到一个有效载荷上,从而能够运输更重的载荷。通过实时调整位置,无人机不仅可以吊起和运输重物,还能控制其方向,这对于在复杂环境中进行精确定位至关重要。
孙思豪解释:“真正的挑战在于协调,当无人机之间物理连接时,它们必须能够相互响应,并应对外部干扰,例如,有效载荷的突然快速移动。传统的控制算法速度太慢,反应也太僵硬,无法胜任。”
该团队开发的新算法快速、灵活且稳健。它能够适应不断变化的有效载荷,并补偿外部作用力,而无须在有效载荷本身上安装传感器,这在实际应用场景中是一项重要的优势。
研究团队自行制造了四旋翼无人机,并在受控的实验室环境中进行了测试。他们同时使用了4架无人机,添加了障碍物,用风扇模拟了风,甚至使用了像篮球这样的可移动有效载荷来测试动态响应。该系统通过了所有测试。而且由于无人机是自主飞行的,它们只需要被赋予目的地即可。它们能够独立导航,并根据沿途的障碍物和干扰进行调整。“你只需要告诉它们去哪里,剩下的就交给它们自己解决。”孙思豪补充道。
这种协同作战的无人机群有望改变部队在难以到达或冲突地区(从崎岖山区到灾区)的作战方式。该算法无须在有效载荷上安装传感器,使无人机能够快速适应不断变化的重量和不可预测的环境条件。潜在应用包括运送重型物资、在复杂地形上运输设备以及支援传统车辆无法到达的救援行动。
目前,该系统使用外部运动捕捉摄像头进行室内测试,因此尚无法在户外环境中使用。研究团队计划将该系统部署到户外,测试风力、天气和地形等各种条件,以证明其能够应对实际作战挑战。
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